Sähköblogi #14 Sähkölaitteistojen lämpökuvaus – Lämpökameran kohdistaminen ja tarkennus

Lämpökuvien muokkaus jälkikäteen ei pelasta kaikilta virheiltä

Tervehdys Sähköblogin lukijoille. Sähkölaitteistojen lämpökuvausta käsittelevät postaukset saavat jatkoa. Tällä kertaa ajattelin kirjoitella lämpökameran kohdistuksesta ja tarkennuksesta kuvattaessa. Kuvia jälkikäteen muokatessa on yleensä muokkausohjelmassa todella hyvät mahdollisuudet saada kuvista tarvittava tieto parhaassa mahdollisessa muodossa. Kuitenkaan ihan kaikkia kuvia ei voi muokkaamallakaan pelastaa. Tällaisia kuvaajan tekemiä virheitä ovat epätarkat ja huonosti kohdistetut kuvat.

Kohde suurempi kuin kameran ´´tähtäin´´

Sähkölaitteistojen lämpökuvauksiin tarkoitetuissa lämpökameroissa on näytöllä yleensä ns. tähtäin tai ruutu, johon kuvattava kohde on tarkoitus sovittaa. Mikäli kuvattava kohde on kameran tähtäintä merkittävästi pienempi, ei kamera kerro oikeaa pisteen lämpötilaa. Pitäisikin siis pyrkiä kuvaamaan riittävän läheltä, jotta piste mistä lämpötila halutaan mitata sopii tähtäimeen. Omassa kamerassani kuvattavan etäisyyden voi vielä määritellä kameran asetuksista, jolloin saadaan mahdollisimman tarkka mittaustulos.

lämpökuvaus

Tarkennusta ei voi parantaa jälkikäteen

Lämpökuvaamisessa lähes tärkein asia muistaa on tarkentaa kamera. On todella turhauttavaa huomata asiakaskäynnin jälkeen, että juuri sellaisen kohteen kuvasta on tullut epätarkka, jonka aiot liittää raporttiin. Tämä on ensinnäkin todella noloa, mutta myös kuvissa näkyvät lämpötilat ovat yhtä sumuisia kuin kuvan tarkkuuskin. Jos lämpökuvat ovat pikselimössöä kuvista on todella vaikea poimia edes parhailla muokkausohjelmilla luotettavia lämpötiloja.

Pimeässä kuvaaminen

Infrapunasäteily näkyy pimeässäkin kameran näytöllä täydellisesti ja kuvista tulee aivan kelvollisia. Lämpökuvausraportteihin on kuitenkin liitettävä aina lämpökuvan viereen valokuva samasta kohteesta. Normaalisti tämä onnistuu helposti, sillä useimmat lämpökamerat voi laittaa ottamaan myös digikuvan samaan aikaan kuin lämpökuvan. Joskus kuitenkin unohtuu, että digikuva tarvitsee kunnollisen valon. Joissakin lämpökameroissa on salama, mutta tämäkin täytyy muistaa laittaa päälle. Normaali moka on myös kuvaussession aikana unohtaa tämä kun keskittyy vain näytöllä näkyviin lämpötiloihin ja kuormitusvirtoihin. Turhauttavaa palata siis kierroksella takaisin vain ottamaan digikuvia.

Rutiinit auttavat

Kuten kaikissa taidoissa myös tässä kuvaamalla ja kameraa käyttämällä kehittää itsellensä tietynlaiset rutiinit. Monet lämpökamerat tarkentavat automaattisesti, mutta aina kamera ei ehdi mukaan kun kuvaa otetaan. Joskus huomasin tämän ominaisuuden kuvatessani ja aloin painella tasaisin väliajoin tarkennusnappia. Nykyään huomaan painelevani tarkennusnappia useasti aivan huomaamattani tasaisin väliajoin.

Lähetä palautetta

Sähköblogi #8 Sähkölaitteistojen lämpökuvaus – Emissiivisyys

Emissiivisyys sähkölaiteistojen lämpökuvauksessa ja kuinka se otetaan huomioon

Tervehdys Sähköblogin lukijoille. Sähkölaitteistojen lämpökuvauksessa on otettava huomioon laaja joukko asioita. Yksi näistä asioista on kuvattavan kohteen pintojen emissiivisyys, ja kuinka sen kompensointi on huomioitu kameran asetuksissa. Tätä voisi verrata karkeasti jatkuvuusmittauksessa mittajohtimien nollaukseen.

Sähkölaitteistojen lämpökuvaus emissiivisyys lämpökamera infrapuna lämpökuva nes lämpökuvaaja Nordic Energy Services flir

Mitä on emissiivisyys?

Emissiivisyys tarkoittaa kaikessa yksinkertaisuudessaan sitä, kuinka hyvin jokin pinta heijastaa siihen kohdistuvaa säteilyä. Tätä kykyä säteillä kuvataan emissiokertoimella. Täysin musta kappale joka ei heijasta lainkaan säteilyä on kertoimeltaan 1 ja täydellinen heijastin 0. Käytännössä täydellisiä mustia kappaleita ei esiinny luonnossa, joten kaikkien kuvattavien pintojen emissiokerroin on alle 1. Monien pintojen emissiivisyys on mitattu ja ohjearvo esimerkiksi ihmisen iholle on 0,98. Ei siis heijasta juuri laisinkaan.

Emissiivisyyskertoimen asetus lämpökameraan

Kun lähdetään lämpökuvaamaan sähkölaitteistoja on oltava tiedossa sen pinnan emissiivisyys, johon kamera kohdistetaan. Tätä asetusta voi yleensä muuttaa lämpökameroissa. Ainakin omassa Flir- kamerassani tämä on hyvin yksinkertista. Lisäksi pitäisi yrittää kuvata aina sellaisilta pinnoilta, joiden emissiokerroin on lähellä yhtä. Ei ikinä kiiltävistä pinnoista kuten alumiini, kupari tai pelti.

Tällaiset luovat kuvaan virheitä ja vääriä mittaustuloksia. Esimerkkinä tuo ottamani kuva kahvikupista, jossa kamera on kohdistettu normaaliin sähköteippiin (emissiokerroin 0.95). Teippi on liimattu kiiltävälle pinnalle, joka heijastaa. Toinen kuva joka otettu muuntajan jäähdytysputken mattapintaisesta tarrasta. Tarra ei suinkaan ole putkea merkittävästi kuumempi, vaan putki heijastaa ympäristön kylmempää  lämpötilaa.

Sähkölaitteistojen lämpökuvaus emissiivisyys lämpökamera infrapuna lämpökuva nes lämpökuvaaja Nordic Energy Services
Sähkölaitteistojen lämpökuvaus emissiivisyys lämpökamera infrapuna lämpökuva nes lämpökuvaaja Nordic Energy Services

Kappaleen emissiokertoimen määrittäminen lämpökameran avulla

Jos kuvattavan kohteen emissiokerroin ei ole tiedossa, voi sen määrittää lämpökameralla kohtalaisen helposti seuraavalla tavalla.

  1. Aseta kohteeseen sellainen pinta, jonka emissiivisyys on tiedossa (esim. sähköteipin palanen).
  2. Mittaa lämpötila tästä pisteestä.
  3. Kohdista kamera nyt siihen pintaan, jonka emissiokertoimen haluat selvittää.
  4. Avaa kamerasta emissiivisyyden säätämiseen tarkoitetut asetukset ja säädä emissiokerrointa siten, että mitattu lämpötila on sama kuin ensiksi mitatun pisteen lämpötila.

Esimerkkikuvia erilaisista emissiokertoimista ja mittavirheistä

Liitän tähän vielä ottamiani lämpökuvia havainnollistamaan erilaisten pintojen näkymistä lämpökamerassa. Kuvista näkee hyvin, että lämpökameran dataa voi helposti tulkita väärin mikäli ei ole tietoinen siihen vaikuttavista asioista.

Sähkölaitteistojen lämpökuvaus emissiivisyys lämpökamera infrapuna lämpökuva nes lämpökuvaaja Nordic Energy Services flir
Sähkölaitteistojen lämpökuvaus emissiivisyys lämpökamera infrapuna lämpökuva nes lämpökuvaaja Nordic Energy Services flir
Sähkölaitteistojen lämpökuvaus emissiivisyys lämpökamera infrapuna lämpökuva nes lämpökuvaaja Nordic Energy Services flir

Lähetä palautetta

Sähköblogi #7 Sähkölaitteistojen lämpökuvaus – Lämpenemä

Mistä tietää onko lämpökamerassa näkyvissä asioissa aihetta huoleen?

Tervehdys Sähköblogin lukijoille. Lämpökuvien tulkinta vaatii ammattitaitoa ja näkemystä. Sähkölaitteistojen lämpökuvauksessa täytyy tuntea kuvattavan kohteen rajat ja siihen vaikuttavat muut tekijät. Esimerkiksi pelkkä lämpökuvaaminen ilman kuormitusvirran mittausta jättää analyysin todella vajavaiseksi. Tässä postauksessa ajattelin pureutua vähän tarkemmin siihen, kuinka sähkölaitteistoista otetuista lämpökuvista voi tehdä päätelmiä.

Tiedä mikä on kuvattavien komponenttien maksimi käyttölämpötila

Sähkölaitteistoja lämpökuvatessa on tietysti keskeinen asia tietää, mikä on komponenttien suurin mahdollinen käyttölämpötila. Tämä on määritelty komponenttivalmistajien datalehdillä. Korkeinta käyttölämpötila on se lämpötila, jossa valmistaja voi taata komponentin oikeanlaisen toiminnan ilman, että se aiheuttaa vaaraa ympäristölle tai komponentille itselleen. Esimerkiksi PVC eristeisellä kaapelilla tämä on 70 celcius astetta. Johto ei siis saisi lämmetä tuon lämpötilan yläpuolelle. Mikä sitten lämmittää sähkölaitteiston komponentteja? Etupäässä niiden kautta kulkeva sähkövirta ja ympäristön vaikutukset. Lämpötilan noustessa siis lähelle näitä korkeimpia käyttölämötiloja, voidaan olla varma että sähkölaitteistossa on jotain vialla.

lämpökuva sähkölaitteistojen lämpökuvaus infrapuna flir e6 xt
Muuntaja sähkölaitteiston lämpökuvaus Käyttöönottotarkastus määräaikaistarkastus varmennustarkastus lämpökuva lämpökuvaaja flir

Lämpenemän määrittäminen ja suhteuttaminen erilaisille kuormille

Lämpötila nousee sähkövirran neljönä. Tämä tarkoittaa siis sitä, että sähkövirran kaksinkertaistuessa lämpötila nelinkertaistuu. Tätä havaintoa hyödyntäen voidaan päätellä lämpötilan, kuorman ja virtapiirin nimellisen virran suhteesta mahdollisten vikojen vakavuutta sähkölaitteistossa jo varhaisemmassa vaiheessa. Alla esimerkki edellisestä.

Kohteen lämpötilaksi mitataan 40 celsius astetta. Ympäristön lämpötila on 20 celsius astetta. Lämpenemä määritellään vähentämällä mitatusta lämpötilasta ympäristön lämpötila. Tässä tapauksessa lämpenemä siis olisi 20 celsius astetta. Kuormitusvirta mitattaessa on 5 ampeeria. Piirin nimellinen virta on 25 ampeeria. Mittauksen hetkellä kuormitus on siis 20% nimellisestä. Nyt kun tiedämme, että lämpötila nousee kuormitusvirran neliönä voimme laskea suhteellisen lämpenemän erilaisilla kuormituksilla. Jo 40% kuormituksella lämpötila alkaa lähentelemään 80 astetta celciusta. Tämä on siis jo PVC eristyksen korkeimman sallitun käyttölämpötilan yläpuolella. Voimme siis päätellä, että sähkölaitteistossa on jotain todella vakavasti pielessä.

Lämpökuvaus kannattaa ottaa osaksi sähkölaitteistojen säännöllistä kunnonvalvontaa. Se sopii toteutettavaksi ensimäisen kerran jo sähkölaitteistojen käyttöönoton yhteydessä ja on verraton keino kun halutaan havaita mahdolliset vaaran aiheuttajat hyvissä ajoin. Lämpökamera on loistava työkalu myös muiden sähkötarkastuksien yhteydessä.

Lähetä palautetta

Sähköblogi #6 Lämpökameran esittely – Flir e6 xt

Sähkölaitteistojen lämpökuvaukseen sopiva lämpökamera

Tervehdys Sähköblogin lukijoille. Kun alkaa perehtyä lämpökuvauksiin menetelmänä niin varsin aikaisessa vaiheessa törmää erilaisten kameroiden valtavaan määrään. Jokaisella on tietysti omat käyttötarkoituksesa ja hyviä merkkejä on useampia. Henkilö- ja yritysarviointi SETI asettaa minimivaatimukset lämpökameralle, jolla pätevöitynyt sähkölaitteistojen lämpökuvaaja tarkastuksia suorittaa.

Tämä on mielestäni erittäin hyvä asia, sillä lämpökameroita tosiaankin on moneen lähtöön. Lisäksi lämpökamera on kalibroitava vähintään kahden vuoden välein. Minivaatimukset käytettävälle kameralle ovat seuraavat;

− ainakin yhden pisteen suora lämpötila nähtävissä näyttöruudulta
− radiometrinen kuva eli lämpötila-arvot on mahdollista mitata koko kuva-alueelta tietokoneohjelmistoa apuna käyttäen (jälkikäteen)
− kuva-aineisto voidaan säilyttää sähköisessä muodossa
− lämpötilan mittaaminen ± 2 Celsius-asteen (°C) tarkkuudella 100 °C lämpötilaan saakka ja yli 100
°C lämpötilassa ± 2 % tarkkuudella
− mahdollisuus emissiivisyyden ja heijastuneen taustasäteilyn mukaisten korjausten tekemiseen
(esim. kuvausten jälkeen tietokoneella)
− lämpökameran pikselimäärä vähintään 19 200 (esim 160 x 120)
− yhden pikselin koon tulee olla alle 30 mm2 yhden metrin etäisyydeltä kuvattaessa
(IFOV < mRAD)
− lämpötilaerojen mittaus vähintään 0,1 °C portain (NETD < 100 mK)

Lämpökuvauslaitteiton vaatimukset

flir e6 xt lämpökamera infrapunakamera sähkölaitteistojen lämpökuvaus varmennustarkastus määräaikaistarkastus

Flir e6 xt

Oma kamerani on Flir E6 XT. Ammattikäyttöön tarkoitettu mutta ei kuitenkaan hulppeimmasta päästä. Hankintaan vaikutti ehdottomasti helppokäyttöisyys ja pieni koko. Pidän myös Flirin MSX- ominaisuudesta, joka parantaa kuvien visuaalisia yksityiskohtia ja laatua reaaliajassa. Tarkastuksen aikana on siis helpompi tehdä havaintoja. Myös Flir Tools mobiilisovellus on kätevä. Lisäksi resoluutio on selvästi aivan minimivaatimuksia parempi 240 x 180 (43 200 pikseliä) ja lämpötila- alue laajempi -20°C…550°C. Wifillä on kätevä siirtää ja jakaa kuvia nopeasti. Oman lämpökamerani käytän kalibroinnissa Vantaalla Infradex Oyllä.

Lähetä palautetta